EP2673821A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines bauteils aus einer folie - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines bauteils aus einer folie

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Publication number
EP2673821A1
EP2673821A1 EP12704405.5A EP12704405A EP2673821A1 EP 2673821 A1 EP2673821 A1 EP 2673821A1 EP 12704405 A EP12704405 A EP 12704405A EP 2673821 A1 EP2673821 A1 EP 2673821A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
film
laser beam
connecting web
cutting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12704405.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver HERFELD
Benjamin SCHMIEDER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Manz AG
Original Assignee
Manz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Manz AG filed Critical Manz AG
Publication of EP2673821A1 publication Critical patent/EP2673821A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0838—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt
    • B23K26/0846—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt for moving elongated workpieces longitudinally, e.g. wire or strip material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
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    • B23K2101/16—Bands or sheets of indefinite length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component, in particular an electrode sheet or electrolyte sheet, in particular for a rechargeable battery or a fuel cell, from a film, wherein the component is cut out of the film by means of a laser beam.
  • Electrodes sheets in particular for accumulators, from electrode foils.
  • the electrode sheets are usually underlaid with sacrificial films in order to transport them from the cutting unit to the next manufacturing step or handling.
  • Leaves are cut out of a foil with a laser beam. After cutting, the sheets are transported on a conveyor belt, taken down by this and installed in accumulators. To carry out the known method must therefore a Transport device in the form of a conveyor belt or the like can be used.
  • the individual sheets can only be laboriously stored after being cut by the laser beam, since the sheets have to be individually removed from the conveyor belt, stored and later provided again. Alternatively, the sheets can only be removed and processed immediately from the conveyor belt.
  • DE 44 32 544 B4 discloses an endless web with card-shaped information carriers formed therein, wherein micro-webs are provided between the endless web and the card-shaped information carriers.
  • the microbridges are produced by a punching process.
  • adhesive tapes must be used to cover the open areas be provided between the card-shaped information carriers and the endless belt.
  • the invention is based on the object, a method for cutting a component, in particular for an accumulator or a fuel cell to provide, in which the component after cutting at the same time is easily available and storable.
  • This object is achieved by a method for producing a component, in particular for an accumulator or a
  • Fuel cell made of a film, wherein the component by means of a
  • Laser beam is cut out of the film, solved, wherein at least one connecting web between the component and the remaining film is allowed to stand and the at least one connecting web through the
  • Removal of the component is separated from the remaining film.
  • An accumulator in particular a lithium polymer accumulator, has a plurality of electrode sheets and / or electrolyte sheets.
  • a component for a rechargeable battery cut out of a film is therefore in particular an electrode sheet or an electrolyte sheet.
  • the at least one laser beam By the use of the laser beam, the at least one laser beam, the at least one laser beam, the at least one laser beam, the at least one laser beam, the at least one laser beam, the at least one laser beam, the at least one laser beam, the at least one laser beam, the at least one laser beam, the at least one laser beam, the at least one laser beam, the at least one laser beam, the at least one laser beam, the at least one laser beam, the at least one
  • Connecting bar designed so that the component is securely held in the rest of the film and at the same time the remaining film easily, without further
  • Tools for cutting through the connecting web can be removed.
  • On a sacrificial foil and handling in the editing area can be omitted.
  • the method according to the invention is characterized in that it is carried out without the use of a sacrificial foil. This can save costs.
  • When removing the component or the connecting webs are preferably tore off. Removal and complete separation of the component from the remaining film are thus preferably a single operation.
  • Fuel cells are used.
  • the component can be removed from the rest of the film that a barely visible or not visible
  • the connecting web is in particular designed such that the component does not tear during removal from the remaining film. Damage to the active surface of the component can thus be almost excluded.
  • the laser beam can be moved to cut out the component and interrupted in the region of the connecting web.
  • the beam source itself can be moved and / or a corresponding optics for moving the laser beam can be provided.
  • the laser beam can be guided and interrupted very precisely. It is therefore possible to produce finer connecting webs by means of the laser beam than with a punching tool.
  • the length and / or width of the connecting web can be made smaller with increasing thickness of the film. If a suitable volume of a connecting web for a particular material is found, this can always remain the same regardless of the thickness of the film. In this way, an always the same behavior of the component in the Removal from the foil, regardless of the thickness of the foil, remain protected.
  • a plurality of connecting webs are formed on the component, wherein the distance of the connecting webs in a first direction along the peripheral edge of the component is formed larger than in a second direction, which is in particular perpendicular to the first direction.
  • the component can be removed more easily from the remaining film along the first direction than in the second direction.
  • a "preferred removal direction" of the component can be formed.
  • a further possibility of forming a "preferred removal direction" is to reduce the length and / or width of a connecting web in a section along the peripheral edge of the component
  • the component is cut out such that the connecting web in the direction along the peripheral edge of the component less than 150 ⁇ , in particular less than 101 pm length and perpendicular to the direction along the peripheral edge of the component less than 20 ⁇ , in particular less than 16 ⁇ width.
  • the cutting of the component can be done while the film is being moved.
  • the processing time of the film can be significantly reduced.
  • the film can be wound on a roll after the component has been cut out. This has the advantage that already finished (except for the or the connecting webs) cut-out components can be stored and transported to save space. If necessary, the film can then be unrolled and the required component removed. The component is therefore easily accessible in such a case.
  • this can be removed from the remaining film by raising or lowering at a corner or side of the component so that a maximum of two connecting webs at the same time, in particular a connecting web after another, are separated.
  • This can be achieved, for example, by an asymmetrical removal of the component, for example by a gripper slightly angled in the removal position. It is also conceivable, the component on a
  • Connecting webs can be made relatively stable, as always only individual connecting webs or a maximum of two
  • components can be manufactured from endless material and can be removed from the remaining film at high speed.
  • the component is removed by means of a component removal means, for example in the form of a vacuum gripper.
  • the component can be removed in that the film, in particular slightly oblique, is pulled over an edge or over a roller with a small radius and the component thereby breaks out of the film.
  • the object of the invention is furthermore to provide a device by means of which a component, in particular for a rechargeable battery or a fuel cell, by a laser beam in such a way from a film
  • a device for producing a component in particular for an accumulator or a fuel cell, from a film, wherein a laser beam is provided for cutting out the component, wherein the cutting-out process is controllable by a controller such that the component via at least a connecting web remains connected to the remaining film and a component removal means for
  • Removing the component from the remaining film and / or a residual film removal means for removing the remaining film is provided by the component.
  • the component removal means By means of the component removal means, the component can be actively removed from the remaining film by severing the at least one connecting web.
  • the residual film can be removed from the component by the residual film removal means, while severing the at least one connecting web.
  • the device according to the invention makes it possible to provide a component both easy to store and to provide such that it is tool-free, ie without a tool for severing the at least one
  • Connecting web, from the remaining film can be removed.
  • the component removal means and / or the residual film removal means may be provided locally separate from the laser.
  • the component removal means and / or the residual film removal means may be designed in the form of an edge or roller with a small radius, wherein the component is pulled over the edge or roller and thereby torn out of the residual film.
  • the component removal means and / or the residual film removal means is preferably in the form of a vacuum gripper, by the use of which the component is almost free of damage from the remainder of the film
  • the laser beam is preferably designed to be movable and / or interruptible. It is possible to generate the laser beam
  • Beam source itself movable and / or interruptible form.
  • At least one optical system can be provided by means of which the laser beam can be moved.
  • the optics may further include a shutter, a shutter, a shutter or the like
  • a transport device can be provided, with which a
  • a control of the laser beam may be formed such that they are the, in particular continuous, movement of the film
  • a roller may be provided on which the processed film can be wound up.
  • the diameter of the roll is preferably chosen so large that the component does not break out of the film on the roll.
  • the film with the cut-out component can easily be stored on the roll and later easily made available.
  • Embodiment of an apparatus according to the invention for producing a component, in particular for an accumulator, with a laser beam represents.
  • Fig. La is a side view of an embodiment of a
  • Fig. Lb is a plan view of the device of Fig. La;
  • Fig. 2a is a plan view of a component, with the device
  • FIG. 2b is an enlarged partial view of the component of Fig. 2a.
  • Fig. La shows an embodiment of an inventive
  • Device 10 for producing a component in particular a
  • Electrode sheet or an electrolyte sheet, for a rechargeable battery or a fuel cell The device 10 has a laser 12, the emits a laser beam 14.
  • the laser beam 14 passes through an optical system 15, in which the laser beam 14 is focused.
  • the laser 12 and thus the laser beam 14 is controllable by a controller 16.
  • the laser beam 14 processes a film 18, in particular an electrode or
  • Electrolytic foil which is unrolled in the direction of an arrow 20 by a first roller 22a and rolled up on a second roller 22b.
  • the processed by the laser beam 14 film 18 can be stored rolled up on the second roller 22b. With the laser beam 14 individual components are cut out, as can be seen in Fig. 1b.
  • Fig. Lb shows a plan view of the film 18 with four by way of example
  • the laser beam 14 can for
  • the movement of the laser beam 14 is not limited to the directions shown according to the arrows 26. Rather, the laser beam 14 can also be moved in a direction resulting from a superimposition of the horizontal direction represented by the arrow 26a and the vertical direction represented by the arrow 26b.
  • the film 18 is moved continuously in the direction of the arrow 20.
  • the cutting out of the components 24a-d accordingly takes place "on the fly.”
  • the cutting out of the components 24a-d can also take place clocked.
  • FIG. 2a A dashed line in Fig. Lb marked area 28 with a first component 24a is shown in Fig. 2a enlarged.
  • the cut-out first component 24a is via connecting webs, of which for reasons of clarity, only a first connecting web 30a with a
  • Reference numeral is provided with the remaining film 32 is connected. Size, number and distance of the connecting webs are chosen so that the first component 24a securely held in the remaining film 32, but at the same time from the remaining film 32 is removable so that the first component 24a after removal has no damage.
  • the laser shown in FIG. 1 is moved along the peripheral edge 33, wherein the control interrupts the laser beam at the points at which a connecting web is to be formed.
  • a component removal means in the form of a vacuum gripper (not shown) is preferably used.
  • the vacuum gripper By means of the vacuum gripper, the first component 24a is removed asymmetrically from the remaining film 32. The connecting webs are severed.
  • the dash-dotted line in Fig. 2a region 34 is shown enlarged in Fig. 2b.
  • the first connecting web 30a is formed. Due to the use of the laser beam, the first connecting web 30a has concave side boundaries 36a, 36b. Due to the concave side boundaries 36a, 36b, the first component 24a can be separated out from the remaining film 32 in a particularly simple manner.
  • Connecting web 30a in the direction along the peripheral edge 33 is between 10 and 100 ⁇ .
  • the width B of the connecting web that is the dimension of the connecting web perpendicular to the direction of the peripheral edge 33 is 15 ⁇ ⁇ 10 ⁇ .
  • the first connecting web 30a is thus formed extremely small. After removal of the first component 24a from the Remaining film 32 therefore remains a barely visible or not visible projection on the first component 24a.
  • the projection has after removal of the first component 24a in the direction of the peripheral edge 33 at most the length L, perpendicular to the direction of the peripheral edge 33 usually a width between 0 B and 1 B.

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Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils aus einer Folie
B e s c h r e i b u n g :
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Elektrodenblatts oder Elektrolytblatts, insbesondere für einen Akkumulator oder eine Brennstoffzelle, aus einer Folie, wobei das Bauteil mittels eines Laserstrahls aus der Folie ausgeschnitten wird.
Ein solches Verfahren ist aus der US 3,993,508 A bekannt geworden.
Es ist bekannt, Elektrodenblätter, insbesondere für Akkumulatoren, aus Elektrodenfolien auszuschneiden oder auszustanzen. Dabei werden die Elektrodenblätter in der Regel mit Opferfolien unterlegt, um diese von der Schneideeinheit zum nächsten Fertigungsschritt oder Handling zu befördern.
Die zuvor benannte US 3,993,508 A offenbart ein Verfahren, in dem
Blätter aus einer Folie mit einem Laserstrahl ausgeschnitten werden. Nach dem Ausschneiden werden die Blätter auf einem Förderband transportiert, von diesem heruntergenommen und in Akkumulatoren eingebaut. Zur Durchführung des bekannten Verfahrens muss daher eine Transportvorrichtung in Form eines Förderbandes oder dergleichen eingesetzt werden. Die einzelnen Blätter können nach dem Ausschneiden durch den Laserstrahl nur aufwändig gelagert werden, da die Blätter hierzu einzeln von dem Förderband abgenommen, gelagert und später wieder bereitgestellt werden müssen. Alternativ dazu können die Blätter nur sofort von dem Förderband abgenommen und verarbeitet werden.
Gemäß dem in der EP 0 950 481 A2 offenbarten Verfahren werden
Bauteile aus einer Platte weitestgehend freigesetzt, wobei zwischen den Bauteilen und der Platte Mikrostege verbleiben. Hierdurch können die Bauteile in der Platte gelagert und aus der Platte bei Bedarf entnommen werden. Vor Entnahme der Bauteile ist es dabei vorgesehen, die
Mikrostege durch einen hohen Stromfluss zwischen der Platte und den in der Platte freigesetzten Bauteilen abzuschmelzen. Beim Abschmelzen kann es dabei zu einer Beschädigung der Bauteile kommen. Ferner müssen spezielle Spanneinrichtungen an der Platte vorgesehen sein, durch die der Stromfluss durch die Mikrostege ermöglicht wird.
Weiterhin ist aus der DE 10 2006 028 815 B3 ein Verfahren zur
Herstellung elektrischer Hybridbauteile bekannt geworden, bei denen Bauteile durch Stege mit einem Rahmen verbunden sind. Vor Entnahme der Bauteile werden diese Stege mittels eines Stanzvorgangs durchtrennt. Zur Entnahme der Bauteile ist deswegen ein spezielles, auf das jeweilige Bauteil abgestimmtes, Stanzwerkzeug nötig.
Weiterhin offenbart die DE 44 32 544 B4 eine Endlosbahn mit darin ausgebildeten kartenförmigen Informationsträgern, wobei zwischen der Endlosbahn und den kartenförmigen Informationsträgern Mikrostege vorgesehen sind. Die Mikrostege werden durch einen Stanzvorgang hergestellt. Um die kartenförmigen Informationsträger in der Endlosbahn zu halten, müssen Klebebänder zur Überdeckung der offenen Bereiche zwischen den kartenförmigen Informationsträgern und dem Endlosband vorgesehen werden.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausschneiden eines Bauteils, insbesondere für einen Akkumulator oder eine Brennstoffzelle, bereitzustellen, bei dem das Bauteil nach dem Ausschneiden gleichzeitig einfach verfügbar und lagerbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere für einen Akkumulator oder eine
Brennstoffzelle, aus einer Folie, wobei das Bauteil mittels eines
Laserstrahls aus der Folie ausgeschnitten wird, gelöst, wobei zumindest ein Verbindungssteg zwischen dem Bauteil und der Restfolie stehen gelassen wird und der zumindest eine Verbindungssteg durch die
Entnahme des Bauteils aus der Restfolie getrennt wird.
Ein Akkumulator, insbesondere ein Lithium-Polymer-Akkumulator weist mehrere Elektrodenblätter und/oder Elektrolytblätter auf. Bei einem aus einer Folie ausgeschnittenen Bauteil für einen Akkumulator handelt es sich daher insbesondere um ein Elektrodenblatt oder ein Elektrolytblatt.
Durch den Einsatz des Laserstrahls wird der zumindest eine
Verbindungssteg so ausgebildet, dass das Bauteil sicher in der Restfolie gehalten wird und gleichzeitig der Restfolie einfach, ohne weitere
Werkzeuge zum Durchtrennen des Verbindungsstegs, entnommen werden kann. Auf eine Opferfolie sowie ein Handling im Bearbeitungsbereich kann verzichtet werden. Insbesondere zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass es ohne Verwendung einer Opferfolie durchgeführt wird. Dadurch lassen sich Kosten sparen. Beim Entnehmen des Bauteils werden der oder die Verbindungsstege vorzugsweise abgerissen. Entnehmen und vollständiges Abtrennen des Bauteils aus der Restfolie sind somit vorzugsweise ein einziger Arbeitsgang.
Das Bauteil der hier beschriebenen Art kann insbesondere in
Akkumulatoren und als Elektroden- oder Elektrolytmaterial in
Brennstoffzellen eingesetzt werden.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann das Bauteil so aus der Restfolie entnommen werden, dass ein kaum oder nicht sichtbarer
Vorsprung an dem Bauteil verbleibt. Der Verbindungssteg ist insbesondere derart ausgebildet, dass das Bauteil beim Entnehmen aus der Restfolie nicht einreißt. Eine Beschädigung der aktiven Fläche des Bauteils kann dadurch nahezu ausgeschlossen werden.
Der Laserstrahl kann zum Ausschneiden des Bauteils bewegt und im Bereich des Verbindungssteges unterbrochen werden. Zur Bewegung des Laserstrahls kann die Strahlquelle selbst bewegt werden und/oder eine entsprechende Optik zur Bewegung des Laserstrahls vorgesehen sein. Zum Ausschneiden des Bauteils kann der Laserstrahl sehr präzise geführt und unterbrochen werden. Es ist daher möglich, mittels des Laserstrahls feinere Verbindungsstege als mit einem Stanzwerkzeug herzustellen.
Ferner ist der Herstellungsprozess im Falle des Einsatzes eines
Stanzwerkzeuges auf eine Form eines Bauteils festgelegt. Mit dem
Laserstrahl können hingegen beinahe beliebige Bauteilformen
ausgeschnitten werden.
Die Länge und/oder Breite des Verbindungsstegs kann mit zunehmender Dicke der Folie kleiner ausgebildet werden. Ist ein geeignetes Volumen eines Verbindungssteges für ein bestimmtes Material gefunden, kann dieses unabhängig von der Dicke der Folie stets gleich bleiben. Auf diese Art und Weise kann ein stets gleiches Verhalten des Bauteils beim Entnehmen aus der Folie, unabhängig von der Dicke der Folie, gewahrt bleiben.
Vorzugsweise werden mehrere Verbindungsstege an dem Bauteil ausgebildet, wobei der Abstand der Verbindungsstege in einer ersten Richtung entlang des Umfangsrands des Bauteils größer ausgebildet wird als in einer zweiten Richtung, die insbesondere senkrecht zur ersten Richtung verläuft. Auf diese Art und Weise kann das Bauteil entlang der ersten Richtung einfacher aus der Restfolie entnommen werden als in der zweiten Richtung . Hierdurch kann eine„Vorzugs-Entnahmerichtung" des Bauteils ausgebildet werden.
Eine weitere Möglichkeit, eine„Vorzugs-Entnahmerichtung" auszubilden, besteht darin, die Länge und/oder Breite eines Verbindungssteges in einem Abschnitt entlang des Umfangsrands des Bauteils kleiner
auszubilden als i einem anderen Abschnitt.
In bevorzugter typischer Ausgestaltung der Erfindung wird das Bauteil derart ausgeschnitten, dass der Verbindungssteg in Richtung entlang des Umfangsrands des Bauteils weniger als 150 μιτι, insbesondere weniger als 101 pm Länge und senkrecht zur Richtung entlang des Umfangsrands des Bauteils weniger als 20 μιτι, insbesondere weniger als 16 μιτι Breite aufweist.
Das Ausschneiden des Bauteils kann erfolgen, während die Folie bewegt wird. Die Bearbeitungszeit der Folie kann dadurch wesentlich verringert werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Folie während des
Ausschneidens kontinuierlich bewegt wird. Hierdurch wird eine
Bearbeitung„on the fly" ermöglicht. Die Folie kann nach dem Ausschneiden des Bauteils auf eine Rolle aufgewickelt werden. Dies bietet den Vorteil, dass bereits fertig (bis auf den oder die Verbindungsstege) ausgeschnittene Bauteile platzsparend gelagert und transportiert werden können. Bei Bedarf kann die Folie dann abgerollt und das benötigte Bauteil entnommen werden. Das Bauteil ist in solch einem Fall daher auch schnell zugänglich .
Beim Entnehmen des Bauteils kann dieses durch Anheben oder Absenken an einer Ecke oder Seite des Bauteils so von der Restfolie entnommen werden, dass maximal zwei Verbindungsstege gleichzeitig, insbesondere ein Verbindungssteg nach dem anderen, getrennt werden. Dies kann beispielsweise durch ein asymmetrisches Entnehmen des Bauteils, beispielsweise durch einen in der Entnahmeposition leicht angewinkelten Greifer, erreicht werden. Denkbar ist es auch, das Bauteil auf einem
Vakuumband zu halten, während die Restfolie schräg nach oben, seitwärts oder unten abgezogen wird. Der Verbindungssteg oder die
Verbindungsstege können dabei relativ stabil ausgebildet werden, da immer nur einzelne Verbindungsstege oder maximal zwei
Verbindungsstege gleichzeitig durchtrennt (abgerissen) werden müssen. Durch das zuvor beschriebene„schräge Abführen" kann das Bauteil sehr leicht und ohne großen Handlingaufwand vereinzelt werden. Das Trennen der Verbindungsstege erfolgt dabei ohne den Einsatz weiterer
Trennwerkzeuge. Der Verbindungssteg wird beim Trennen vielmehr „abgerissen". Weiterhin ist es denkbar, Elektrodenblätter oder
Elektrolytblätter von der Restfolie zu trennen, indem die Folie über eine Rolle oder Kante gebogen wird, wobei sich das Elektrodenblatt oder Elektrolytblatt von der Restfolie löst. Allen Verfahrensvarianten
gemeinsam ist, dass Bauteile aus Endlosmaterial hergestellt werden können und mit hoher Geschwindigkeit der Restfolie entnommen werden können. Besonders bevorzugt wird das Bauteil mittels eines Bauteil- Entnahmemittels, z.B. in Form eines Vakuumgreifers, entnommen.
Hierdurch kann eine Beschädigung des Bauteils effektiv vermieden werden.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Bauteil dadurch entnommen werden, dass die Folie, insbesondere leicht schräg, über eine Kante oder über eine Rolle mit kleinem Radius gezogen wird und das Bauteil dadurch aus der Folie herausbricht.
Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels der ein Bauteil, insbesondere für einen Akkumulator oder eine Brennstoffzelle, durch einen Laserstrahl derart aus einer Folie
ausgeschnitten werden kann, dass das Bauteil nach dem Ausschneiden einfach verfügbar und lagerbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere für einen Akkumulator oder eine Brennstoffzelle, aus einer Folie, wobei ein Laserstrahl zum Ausschneiden des Bauteils vorgesehen ist, gelöst, wobei der Ausschneidevorgang durch eine Steuerung derart steuerbar ist, dass das Bauteil über zumindest einen Verbindungssteg mit der Restfolie verbunden bleibt und ein Bauteil-Entnahmemittel zum
Herausnehmen des Bauteils aus der Restfolie und/oder ein Restfolien- Entnahmemittel zur Entfernung der Restfolie von dem Bauteil vorgesehen ist. Durch das Bauteil-Entnahmemittel kann das Bauteil aktiv, unter Durchtrennung des zumindest einen Verbindungssteges, aus der Restfolie entnommen werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Restfolie durch das Restfolien-Entnahmemittel, unter Durchtrennung des zumindest einen Verbindungssteges, vom Bauteil entfernt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es dabei, ein Bauteil sowohl einfach lagerbar als auch derart bereitzustellen, dass es werkzeugfrei, d. h. ohne ein Werkzeug zum Durchtrennen des mindestens einen
Verbindungssteges, aus der Restfolie entnommen werden kann.
Das Bauteil-Entnahmemittel und/oder das Restfolien-Entnahmemittel kann dabei örtlich getrennt von dem Laser vorgesehen sein.
Weiterhin kann das Bauteil-Entnahmemittel und/oder das Restfolien- Entnahmemittel in Form einer Kante oder Rolle mit kleinem Radius ausgebildet sein, wobei das Bauteil über die Kante oder Rolle gezogen und dabei aus der Restfolie herausgerissen wird.
Das Bauteil-Entnahmemittel und/oder das Restfolien-Entnahmemittel ist vorzugsweise in Form eines Vakuumgreifers ausgebildet, durch dessen Einsatz das Bauteil nahezu beschädigungsfrei aus der Restfolie
herausgetrennt werden kann.
Der Laserstrahl ist vorzugsweise bewegbar und/oder unterbrechbar ausgebildet. Es ist dabei möglich, die den Laserstrahl erzeugende
Strahlquelle selbst bewegbar und/oder unterbrechbar auszubilden.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann mindestens eine Optik vorgesehen sein, mittels der der Laserstrahl bewegbar ist. Die Optik kann weiterhin eine Blende, einen Verschluss, einen Shutter oder dergleichen zur
Unterbrechung des Laserstrahls umfassen.
Um eine effektive und schnelle Produktion der Bauteile zu ermöglichen, kann eine Transportvorrichtung vorgesehen sein, mit der eine,
insbesondere kontinuierliche, Bewegung der Folie ermöglicht wird. In diesem Fall kann eine Steuerung des Laserstrahls derart ausgebildet sein, dass sie die, insbesondere kontinuierliche, Bewegung der Folie
kompensiert.
Schließlich kann in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Rolle vorgesehen sein, auf der die bearbeitete Folie aufwickelbar ist. Der Durchmesser der Rolle ist dabei vorzugsweise so groß gewählt, dass das Bauteil auf der Rolle nicht aus der Folie herausbricht. Die Folie mit dem ausgeschnittenen Bauteil kann auf der Rolle einfach gelagert und später leicht zur Verfügung gestellt werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Zeichnung, die ein
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere für einen Akkumulator, mit einem Laserstrahl darstellt.
Es zeigen in schematischer Darstellung :
Fig. la eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. lb eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus Fig. la;
Fig. 2a eine Draufsicht auf ein Bauteil, das mit der Vorrichtung aus
Fig. 1 hergestellt wurde; und
Fig. 2b eine vergrößerte Teilansicht des Bauteils aus Fig. 2a.
Fig. la zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung 10 zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines
Elektrodenblatts oder eines Elektrolytblatts, für einen Akkumulator oder eine Brennstoffzelle. Die Vorrichtung 10 weist einen Laser 12 auf, der einen Laserstrahl 14 abgibt. Der Laserstrahl 14 durchläuft eine Optik 15, in der der Laserstrahl 14 fokussiert wird. Der Laser 12 und damit der Laserstrahl 14 ist durch eine Steuerung 16 steuerbar. Der Laserstrahl 14 bearbeitet eine Folie 18, insbesondere eine Elektroden- oder
Elektrolytfolie, die in Richtung eines Pfeils 20 von einer ersten Rolle 22a abgerollt und auf eine zweite Rolle 22b aufgerollt wird. Die durch den Laserstrahl 14 bearbeitete Folie 18 kann auf der zweiten Rolle 22b aufgerollt gelagert werden. Mit dem Laserstrahl 14 werden einzelne Bauteile ausgeschnitten, wie in Fig. 1b zu sehen ist.
Fig. lb zeigt eine Draufsicht auf die Folie 18 mit vier beispielhaft
ausgeschnittenen Bauteilen 24a-d . Der Laserstrahl 14 kann zum
Ausschneiden der Bauteile 24a-d gemäß den Pfeilen 26 in beliebige
Richtungen bewegt werden. Die Bewegung des Laserstrahls 14 ist dabei nicht auf die gemäß den Pfeilen 26 dargestellten Richtungen beschränkt. Vielmehr kann der Laserstrahl 14 auch in eine Richtung bewegt werden, die sich aus einer Überlagerung der durch den Pfeil 26a dargestellten horizontalen Richtung und der durch den Pfeil 26b dargestellten vertikalen Richtung ergibt.
Gleichzeitig wird die Folie 18 kontinuierlich in Richtung des Pfeils 20 bewegt. Das Ausschneiden der Bauteile 24a-d erfolgt demnach„on the fly". Alternativ dazu kann das Ausschneiden der Bauteile 24a-d auch getaktet erfolgen.
Ein in Fig. lb gestrichelt eingezeichneter Bereich 28 mit einem ersten Bauteil 24a ist in Fig. 2a vergrößert dargestellt. Das ausgeschnittene erste Bauteil 24a ist über Verbindungsstege, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ein erster Verbindungssteg 30a mit einem
Bezugszeichen versehen ist, mit der Restfolie 32 verbunden. Größe, Anzahl und Abstand der Verbindungsstege sind dabei so gewählt, dass das erste Bauteil 24a sicher in der Restfolie 32 gehalten, gleichzeitig aber aus der Restfolie 32 so entnehmbar ist, dass das erste Bauteil 24a nach der Entnahme keine Beschädigungen aufweist.
Beim Ausschneiden des ersten Bauteils 24a wird der in Fig. 1 gezeigte Laser entlang des Umfangsrands 33 verfahren, wobei die Steuerung den Laserstrahl an den Stellen unterbricht, an denen ein Verbindungssteg entstehen soll.
Zum Entnehmen des ersten Bauteils 24a wird vorzugsweise ein Bauteil- Entnahmemittel in Form eines Vakuumgreifers (nicht gezeigt) eingesetzt. Mittels des Vakuumgreifers wird das erste Bauteil 24a asymmetrisch aus der Restfolie 32 entnommen. Die Verbindungsstege werden dabei durchtrennt.
Der in Fig. 2a strichpunktiert eingezeichnete Bereich 34 ist in Fig. 2b vergrößert dargestellt. In dem Bereich 34 ist der erste Verbindungssteg 30a ausgebildet. Aufgrund des Einsatzes des Laserstrahls weist der erste Verbindungssteg 30a konkave Seitenbegrenzungen 36a, 36b auf. Durch die konkaven Seitenbegrenzungen 36a, 36b kann das erste Bauteil 24a besonders einfach aus der Restfolie 32 herausgetrennt werden.
Insbesondere wird beim Heraustrennen des ersten Bauteils 24a eine saubere Abrisskante zwischen den beiden am nächsten zueinander stehenden Punkten 38a, 38b der Seitenflächen 36a, 36b des ersten
Verbindungsstegs 30a ausgebildet. Der Abstand der beiden
nächstgelegenen Punkte 38a, 38b, das heißt die Länge L des ersten
Verbindungssteges 30a in Richtung entlang des Umfangsrands 33, beträgt zwischen 10 und 100 μητι. Die Breite B des Verbindungssteges, das heißt das Maß des Verbindungssteges senkrecht zur Richtung des Umfangsrands 33, beträgt 15 μιη ± 10 μητι. Der erste Verbindungssteg 30a ist somit extrem klein ausgebildet. Nach Entnahme des ersten Bauteils 24a aus der Restfolie 32 bleibt daher ein kaum oder nicht sichtbarer Vorsprung am ersten Bauteil 24a zurück. Der Vorsprung weist nach der Entnahme des ersten Bauteils 24a in Richtung des Umfangsrands 33 maximal die Länge L, senkrecht zur Richtung des Umfangsrands 33 in der Regel eine Breite zwischen 0 B und 1 B auf.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (24a-d), insbesondere eines Elektroden- oder Elektrolytblatts, insbesondere für einen Akkumulator oder eine Brennstoffzelle, aus einer Folie (18) , wobei das Bauteil (24a-d) mittels eines Laserstrahls (14) aus der Folie ( 18) ausgeschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verbindungssteg (30a) zwischen dem Bauteil (24a-d) und der Restfolie (32) stehen gelassen wird und der zumindest eine
Verbindungssteg (30a) durch die Entnahme des Bauteils (24a-d) aus der Restfoiie (32) durchtrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (14) zum Ausschneiden des Bauteils (24a-d) bewegt wird und im Bereich des Verbindungsstegs (30a) der Laserstrahl (14) unterbrochen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) und/oder Breite (B) des Verbindungsstegs (30a) mit zunehmender Dicke der Folie (18) kleiner ausgebildet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verbindungsstege (30a) an dem Bauteil (24a-d) ausgebildet werden, wobei der Abstand der
Verbindungsstege (30a) in einer ersten Richtung entlang des Umfangsrands (33) des Bauteils (24a-d) größer ausgebildet wird als in einer zweiten Richtung, die insbesondere senkrecht zur ersten Richtung verläuft.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) und/oder Breite (B) eines Verbindungssteges (30a) in einem ersten Abschnitt entlang des Umfangsrands (33) des Bauteils (24a-d) kleiner ausgebildet wird s als in einem anderen Abschnitt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungssteg (30a) in Richtung entlang des Umfangsrands (33) des Bauteils (24a-d) mit weniger als 150 Mm, insbesondere weniger als 101 pm Länge (L) und senkrecht zur Richtung entlang des Umfangsrands des Bauteils (24a-d) mit weniger als 20 pm, insbesondere weniger als 16 pm Breite (B) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie ( 18) während des Ausschneidens bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (18) während des Ausschneidens kontinuierlich bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (18) nach dem Ausschneiden des Bauteils (24a-d) auf eine Rolle (22b) aufgewickelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (24a-d) durch Anheben oder Absenken an einer Ecke oder Seite des Bauteils (24a-d) so von der Restfolie (32) entnommen wird, dass maximal
zwei Verbindungsstege (30a) gleichzeitig, insbesondere ein
Verbindungssteg (30a) nach dem anderen, abgetrennt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (24a-d) mittels eines Bauteil-Entnahmemittels entnommen wird.
12. Vorrichtung (10) zur Hersteilung eines Bauteils (24a-d),
insbesondere eines Elektroden- oder Elektrolytblatts insbesondere für einen Akkumulator oder eine Brennstoffzeile, aus einer Folie (18), wobei ein Laserstrahl (14) zum Ausschneiden des Bauteils io (24a-d) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der
Ausschneidevorgang durch eine Steuerung (16) derart steuerbar ist, dass das Bauteil (24a-d) über zumindest einen
Verbindungssteg (30a) mit der Restfolie (32) verbunden bleibt und ein Bauteil-Entnahmemittel zum Herausnehmen des Bauteils (24a- i5 d) aus der Restfolie (32) und/oder ein Restfolie-Entnahmemittel zur
Entfernung der Restfolie (32) von dem Bauteil (24a-d) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der 20 Laserstrahl (14) mittels der Steuerung ( 16) bewegbar und/oder unterbrechbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transportvorrichtung zur insbesondere kontinuierlichen
25 Bewegung der Folie (18) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Rolle (22b) vorgesehen ist, auf der die bearbeitete Folie (18) aufwickelbar ist.
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